本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測和規(guī)劃領(lǐng)域，涉及一種計(jì)及需求響應(yīng)措施的負(fù)荷區(qū)間預(yù)測方法。

背景技術(shù)：

電力是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，作為整個國家能源戰(zhàn)略的核心要素，在現(xiàn)代社會起著不可或缺的作用。電力負(fù)荷特性的分析和預(yù)測是電力系統(tǒng)研究、規(guī)劃和運(yùn)維中必不可少的重要支撐技術(shù)之一，也是電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行、高效運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保障。

需求響應(yīng)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)在電力市場條件下產(chǎn)生的用電管理概念，電力用戶針對市場價(jià)格信號或者激勵機(jī)制做出響應(yīng)，并改變過去的電力消費(fèi)模式，優(yōu)化用電方式，從而提高終端用電效率，在完成同樣用電功能的同時(shí)減少電力功率和電量消耗，實(shí)現(xiàn)低成本電力服務(wù)，達(dá)到節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的目的。它突破了傳統(tǒng)的電力管理模式，改變了依靠單純地?cái)U(kuò)大供應(yīng)能力以滿足日益增長的電力需要的方式，在更高層次上處理供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)的關(guān)系。隨著當(dāng)前國家節(jié)能減排工作的重視，需求響應(yīng)已經(jīng)成為各級電網(wǎng)公司日常工作的重要組成部分。

需求響應(yīng)對負(fù)荷特性的改變具有明顯作用，而目前的負(fù)荷預(yù)測工作大多是從經(jīng)濟(jì)、社會、氣象等方面來預(yù)測未來負(fù)荷，因此傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測模型將不足以正確表達(dá)負(fù)荷的發(fā)展趨勢，需要系統(tǒng)考慮需求響應(yīng)對負(fù)荷預(yù)測的影響，以提高負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的負(fù)荷預(yù)測方法準(zhǔn)確性低的問題，本發(fā)明提供一種計(jì)及需求響應(yīng)措施的負(fù)荷區(qū)間預(yù)測方法，能夠更好地反映負(fù)荷的變化情況。

技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中的計(jì)及需求響應(yīng)措施的負(fù)荷區(qū)間預(yù)測方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取待預(yù)測區(qū)域在待預(yù)測時(shí)段之前某一歷史時(shí)段的SCADA顯示負(fù)荷數(shù)據(jù)、負(fù)荷需求響應(yīng)措施和相應(yīng)的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)；

步驟2：建立負(fù)荷需求響應(yīng)措施的執(zhí)行效果率模型；

步驟3：根據(jù)步驟2中的執(zhí)行效果率模型，求出歷史時(shí)段負(fù)荷需求響應(yīng)措施的執(zhí)行效果率，并對該歷史時(shí)段的SCADA顯示負(fù)荷進(jìn)行還原，得到該歷史時(shí)段的SCADA還原負(fù)荷；

步驟4：利用步驟3中歷史時(shí)段的SCADA還原負(fù)荷，通過時(shí)間序列法預(yù)測出該待預(yù)測時(shí)間段的基礎(chǔ)負(fù)荷區(qū)間；

步驟5：根據(jù)待預(yù)測時(shí)間段的實(shí)際需求響應(yīng)規(guī)劃，根據(jù)步驟2中的執(zhí)行效果率模型求出預(yù)測時(shí)間段的需求響應(yīng)措施執(zhí)行效果率；

步驟6：根據(jù)步驟5中求出的執(zhí)行效果率對步驟3中預(yù)測出的基礎(chǔ)負(fù)荷區(qū)間進(jìn)行修正，得到該預(yù)測時(shí)段計(jì)及需求響應(yīng)措施的預(yù)測負(fù)荷區(qū)間。

有益效果：本發(fā)明中計(jì)及需求響應(yīng)措施的負(fù)荷區(qū)間預(yù)測方法，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)SCADA進(jìn)行預(yù)測負(fù)荷區(qū)間，首先考慮分時(shí)電價(jià)、尖峰電價(jià)、實(shí)時(shí)電價(jià)、可中斷負(fù)荷等可能存在的多種需求響應(yīng)措施將歷史時(shí)段的SCADA顯示負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行還原得到未進(jìn)行需求響應(yīng)的負(fù)荷，然后再估計(jì)待預(yù)測時(shí)段的基礎(chǔ)負(fù)荷區(qū)間，最后再將需求響應(yīng)措施的影響添加進(jìn)來得到預(yù)測負(fù)荷區(qū)間。本發(fā)明方法可適應(yīng)各地區(qū)的實(shí)際情況，而負(fù)荷還原技術(shù)的應(yīng)用易于與原有的負(fù)荷預(yù)測算法相結(jié)合；采用本方法，能夠更加完善地考慮需求響應(yīng)對負(fù)荷的影響，使得負(fù)荷預(yù)測結(jié)果更加準(zhǔn)確，對電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行和調(diào)度提供良好的指導(dǎo)意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中計(jì)及需求響應(yīng)措施的負(fù)荷區(qū)間預(yù)測方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本實(shí)施列對本發(fā)明不構(gòu)成限定。

如圖1所示，本發(fā)明中計(jì)及需求響應(yīng)措施的負(fù)荷區(qū)間預(yù)測方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取待預(yù)測區(qū)域在待預(yù)測時(shí)段之前某一歷史時(shí)段的SCADA顯示負(fù)荷數(shù)據(jù)、負(fù)荷需求響應(yīng)措施和相應(yīng)的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)。

上述待預(yù)測時(shí)段可以是目標(biāo)年份，其之前的某一歷史時(shí)段可以是目標(biāo)年份之前的若干年。

目前，常見的負(fù)荷需求響應(yīng)措施有分時(shí)電價(jià)、尖峰電價(jià)、實(shí)時(shí)電價(jià)和可中斷負(fù)荷，電力系統(tǒng)對負(fù)荷進(jìn)行規(guī)劃中有時(shí)會采用一種負(fù)荷需求響應(yīng)措施，有時(shí)會多種并存。

不同的負(fù)荷需求響應(yīng)措施所依據(jù)的數(shù)據(jù)也不同，例如：對于分時(shí)電價(jià)、尖峰電價(jià)和實(shí)時(shí)電價(jià)需求響應(yīng)措施主要依據(jù)各行業(yè)電價(jià)數(shù)據(jù)，而可中斷負(fù)荷需求響應(yīng)措施則主要依據(jù)企業(yè)詳細(xì)負(fù)控?cái)?shù)據(jù)以及可中斷負(fù)荷合同方案。因此，根據(jù)負(fù)荷需求響應(yīng)措施獲取相應(yīng)的負(fù)荷數(shù)據(jù)和需求響應(yīng)規(guī)劃數(shù)據(jù)。

步驟2：建立需求響應(yīng)的執(zhí)行效果率模型。

不同的負(fù)荷需求響應(yīng)措施具有不同的執(zhí)行效果，下面分別介紹不同響應(yīng)措施的執(zhí)行效果計(jì)算方法。

(1)分時(shí)電價(jià)響應(yīng)措施的執(zhí)行效果計(jì)算

分時(shí)電價(jià)措施根據(jù)消費(fèi)者心理學(xué)模型，可得實(shí)施分時(shí)電價(jià)之后的負(fù)荷變化由各時(shí)段的電價(jià)差所對應(yīng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)移率確定，總結(jié)成公式如下：

式中μ_fg為峰谷電價(jià)差導(dǎo)致峰時(shí)段產(chǎn)生的單位負(fù)荷減少量與實(shí)行TOU前峰時(shí)段平均負(fù)荷的比值，μ_fp為峰平電價(jià)差導(dǎo)致峰時(shí)段產(chǎn)生的單位時(shí)段負(fù)荷減少量與實(shí)行TOU前峰時(shí)段平均負(fù)荷的比值，μ_pg為平谷電價(jià)差導(dǎo)致平時(shí)段產(chǎn)生的單位負(fù)荷減少量與實(shí)行TOU前平時(shí)段平均負(fù)荷的比值。均可通過消費(fèi)者心理學(xué)曲線讀取。

設(shè)削峰量所占原有峰值的比例為分時(shí)電價(jià)的執(zhí)行效果率C_TOU，則

其中∑L(k)為實(shí)施分時(shí)電價(jià)后各行業(yè)類型典型日負(fù)荷的疊加和，∑L(k₀)為未實(shí)施分時(shí)電價(jià)時(shí)各行業(yè)類型典型日負(fù)荷的疊加和。

(2)尖峰電價(jià)響應(yīng)措施的執(zhí)行效果計(jì)算

尖峰電價(jià)實(shí)施后，根據(jù)目前江蘇的尖峰電價(jià)政策，一天可分為尖峰、峰、平、谷四個時(shí)段，且除尖峰時(shí)段外，其他時(shí)段價(jià)格不變。根據(jù)電力需求彈性模型，可得簡化公式如下：

式中ρ_尖尖為尖峰時(shí)段的自彈性系數(shù)，ρ_峰尖、ρ_平尖、ρ_谷尖分別為尖峰時(shí)段和峰時(shí)段、平時(shí)段、谷時(shí)段之間的交叉彈性系數(shù)；ΔQ/Q為電量變化率，ΔP/P為電價(jià)變化率。

假設(shè)每個時(shí)間段中變化的電量都平均分配在各個時(shí)間點(diǎn)上，則電價(jià)調(diào)整后各時(shí)間點(diǎn)的負(fù)荷變化為：

其中Q_i0和Q_i1分別為尖峰電價(jià)實(shí)施前后第i時(shí)段(第k小時(shí)所屬時(shí)段)的電量，T_i為第i時(shí)段的時(shí)長。

定義尖峰電價(jià)的效果率為尖峰電價(jià)削減的峰荷量占未實(shí)施尖峰電價(jià)時(shí)的最大負(fù)荷量的比例，記為C_CPP，則

其中∑L(k)為實(shí)施尖峰電價(jià)后各行業(yè)類型典型日負(fù)荷的疊加和，∑L(k₀)為未實(shí)施尖峰電價(jià)時(shí)各行業(yè)類型典型日負(fù)荷的疊加和。

(3)實(shí)時(shí)電價(jià)響應(yīng)措施的執(zhí)行效果計(jì)算

實(shí)時(shí)電價(jià)比較特殊，其電價(jià)變化周期非常短。設(shè)實(shí)時(shí)電價(jià)1小時(shí)變化一次，根據(jù)電力需求彈性系數(shù)的模型，在不考慮運(yùn)營商與用戶之間的合約關(guān)系的情況下，將自彈性與交叉彈性的響應(yīng)行為合并，即得到實(shí)時(shí)電價(jià)需求響應(yīng)模型：

其中i＝1、2、…24；Q_i0為i時(shí)段初始電量，Q_i為i時(shí)段實(shí)時(shí)電價(jià)后變化后的電量；P_j0為j時(shí)段的初始價(jià)格，P_j為j時(shí)段實(shí)時(shí)電價(jià)后的價(jià)格；當(dāng)i＝j(luò)時(shí)，ρ_ij為需求價(jià)格自彈性系數(shù)，當(dāng)i≠j時(shí)，ρ_ij為需求價(jià)格交叉彈性系數(shù)。

第l天第i時(shí)段的電量變化的具體情況：

假設(shè)第i時(shí)段的電量在第i時(shí)段中均勻分配，則可以得到第l天第i時(shí)段負(fù)荷的變化量為：

其中T_i為第i時(shí)段的時(shí)長。

與分時(shí)電價(jià)類似，定義峰荷減少量所占原有峰荷的比例為實(shí)時(shí)電價(jià)的執(zhí)行效果率C_RTP，則

其中ΣL(k)為實(shí)施實(shí)時(shí)電價(jià)后各行業(yè)類型典型日負(fù)荷的疊加和，ΣL(k₀)為未實(shí)施實(shí)時(shí)電價(jià)時(shí)各行業(yè)類型典型日負(fù)荷的疊加和。

(4)可中斷負(fù)荷響應(yīng)措施的執(zhí)行效果計(jì)算

可中斷負(fù)荷的實(shí)際降負(fù)荷效果和該措施的執(zhí)行力度有很大的關(guān)系，執(zhí)行力度可以通過同時(shí)率相乘法和曲線疊加法來求。

同時(shí)率相乘法求執(zhí)行力度：①在實(shí)施可中斷負(fù)荷IL的時(shí)間范圍內(nèi)，獲取第i天的氣象數(shù)據(jù)、參與IL的各樣本企業(yè)的最大負(fù)荷L_ij'和日期類型(j代表各企業(yè))；②根據(jù)各樣本企業(yè)未參與IL時(shí)的歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合第i天的氣象數(shù)據(jù)和日期類型，利用多元線性回歸預(yù)測出第i天各企業(yè)的還原負(fù)荷(不考慮參與IL的負(fù)荷)L_ij；③結(jié)合第i天的樣本企業(yè)的總規(guī)劃降負(fù)荷量ΣL_if和同時(shí)率k，可以得到第i天的IL執(zhí)行力度④IL的平均執(zhí)行力度其中N為可以求得IL執(zhí)行力度的天數(shù)。

曲線疊加法求執(zhí)行力度：①在實(shí)施IL的時(shí)間范圍內(nèi)，獲取第i天的氣象數(shù)據(jù)、參與IL的各企業(yè)的負(fù)荷曲線點(diǎn)集l_ij'(k)和日期類型(j代表各企業(yè)，k＝0,1,2，…，23)；②根據(jù)各企業(yè)未參與IL時(shí)的歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合第i天的氣象數(shù)據(jù)和日期類型，利用多元線性回歸預(yù)測出第i天各企業(yè)的還原負(fù)荷曲線點(diǎn)集l_ij(k)(不考慮參與IL的負(fù)荷)；③將第i天各企業(yè)的實(shí)際負(fù)荷曲線和還原負(fù)荷曲線分別按點(diǎn)進(jìn)行疊加并選取最大值max(Σl_ij'(k))和max(∑l_ij(k))，則第i天的IL執(zhí)行力度④IL的平均執(zhí)行力度其中N為可以求得IL執(zhí)行力度的天數(shù)。

根據(jù)抽樣原理，將求得的IL平均執(zhí)行力度擴(kuò)展到所有參與IL的企業(yè)中去，可得第i天實(shí)際IL降負(fù)荷量為：

ΔL_i＝S_if×R_iv (10)

式中R_iv為IL平均執(zhí)行力度，S_if為第i天的參與IL的所有企業(yè)的總規(guī)劃降負(fù)荷量；

則還原得到的第i天負(fù)荷值L_i為：

L_i＝L_i'+ΔL_i (11)

其中L_i'為第i天的實(shí)際負(fù)荷，L_i為第i日的還原負(fù)荷；

則第i天的可中斷負(fù)荷執(zhí)行效果率為：

步驟3：根據(jù)步驟2中的模型，根據(jù)歷史時(shí)段的實(shí)際需求響應(yīng)規(guī)劃，求得歷史時(shí)段需求響應(yīng)措施的執(zhí)行效果，并對該歷史時(shí)段的SCADA顯示負(fù)荷進(jìn)行還原，得到該歷史時(shí)段未執(zhí)行需求響應(yīng)措施的負(fù)荷情況，為了便于描述稱之為SCADA還原負(fù)荷。

例如，若待預(yù)測地區(qū)在歷史時(shí)段的實(shí)際需求響應(yīng)為實(shí)時(shí)電價(jià)——可中斷負(fù)荷，則該地區(qū)的需求響應(yīng)效果率為：

C_DR＝1-(1-C_RTP)(1-C_IL) (13)

第i天的SCADA顯示負(fù)荷為L_i，則SCADA還原負(fù)荷為

步驟4：利用步驟3中歷史時(shí)段的SCADA還原負(fù)荷，通過時(shí)間序列法預(yù)測出待預(yù)測時(shí)間段未計(jì)及需求響應(yīng)的負(fù)荷，得到該待預(yù)測時(shí)間段的基礎(chǔ)負(fù)荷區(qū)間。

步驟5：根據(jù)待預(yù)測時(shí)間段的實(shí)際需求響應(yīng)規(guī)劃(包括實(shí)際電價(jià)和可中斷負(fù)荷規(guī)劃等)，根據(jù)步驟2中的模型求出預(yù)測時(shí)間段的需求響應(yīng)措施執(zhí)行效果率。

步驟6：則根據(jù)步驟5中求出的執(zhí)行效果率對步驟3中預(yù)測出的基礎(chǔ)負(fù)荷區(qū)間進(jìn)行修正，得到該預(yù)測時(shí)段計(jì)及需求響應(yīng)措施的預(yù)測負(fù)荷區(qū)間。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出以上實(shí)施列對本發(fā)明不構(gòu)成限定，相關(guān)工作人員在不偏離本發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，所進(jìn)行的多樣變化和修改，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。